| 연구내용 및 범위 |
○(1차년)실내시험 기반 순굴진모델 수정제안1) 픽커터 절삭/마모 파일럿 시험시스템(Cerchar, NTNU, full-scale abrasion test) 구축 ① 실내시험시스템 구축 및 시험수행 - 기존 실내시험법: 세르샤마모시험, NTNU마모시험 - 신규 개발 파일럿시험법: 파일럿 절삭/마모시험기 - 주관기관은 세르샤시험기와 파일럿 절삭/마모시험기를 보유하고 있음. - 본 사업을 통해 NTNU시험기를 추가 구축하고자 함.(NTNU시험기는 설계/작동방법이 공개되어 있음)② 실내시험을 통한 절삭/마모시험 수행 - 현장 암반시편 수집 및 성형 - 실제 로드헤더 구동조건으로 시험수행 - 마모성능지표(CAI, CLI 등) 절삭성능인자 도출 2) 암석 형상효과 지수(shape index)규명 및 굴진예측 한국형 수정모델 제안 ① 현장암석 형상효과 규명 - 로드헤더 적용 터널현장 샘플 및 일반 암석시편 수집 - 암종별, 강도별 분류작업 수행 - 형상길이 비율(L/D=1.0, 2.0)에 대한 일축압축 강도시험 수행 ② 형상효과 규명 및 수정모델 제안 - 한국 암종별 형상효과 규명 - 한국형(표준형) 순굴진율(net cutting rate) 수정 모델 제안 3) 로드헤더 가동조건을 고려한 동해석모델링 및 커팅헤드 절삭해석 수행 ① 커팅헤드 동해석 모델생성 - 강체동역학 프로그램상 커팅헤드 픽커터 배열모델 생성 - 커팅헤드 회전시 절삭궤적 인식 및 물리적 접촉력 입력함수 고안② 암반물성 및 가동조건이 고려된 절삭해석 수행 - 암반물성 입력 및 접촉면, 압입력, 회전력 추출을 위한 가상 강성모델 생성. - 커팅헤드 회전/압입에 따른 접촉력 출력 및 회전토크치 출력 - 실험데이터 및 기존 문헌결과와 비교, 예비 검증 4) 딥러닝 기반 절삭성능/마모수명 산정 알고리듬 개발 ① 실험변수, 실험출력값, 결과데이터의 3-4단계로 데이터셋을 분류함. - 참여기관(샌드빅)으로부터 기존 마모파괴 패턴자료를 조사/입수함 ② 픽커터 마모수명예측용 딥러닝 알고리듬을 제작함. - 주요변수 추출 및 중간변수간 입출력 categorize 상관관계를 추출함. ③ 픽커터 마모절삭시험 수행 - 대상시편 강도를 설정하고 고강도 콘크리트시편으로 대상체 성형함. - 현장사용으로 예비선정된 픽커터 후보군에 대해 예비시험을 수행함. - 딥러닝 알고리듬의 카테고리식별 논리구조의 적합성을 사전 검증함.○(2차년)터널 실증을 통한 실굴진율 예측모델 개발 1) 파일럿시험 기반 마모수명 및 순굴진율 수정 예측모델 제안 ① 파일럿시험 기반 마모수명 예측방법 개발 - 시험조건, 설계조건, 운용조건, 암반조건에 따른 로드헤더 가동 시나리오 설정 - 가동방식에 따른 마모성능 및 절삭성능 지표를 도출함. ② 파일럿 시험을 통해 입력변수와 출력결과와 비교/검증 - 파일럿시험 기반 마모수명 예측모델을 제안함. ③ 현장사용 픽커터와 비교분석 - 로드헤더 터널현장에서 사용후 픽커터를 분류하여 파괴패턴을 분석함. - 파일럿시험조건과 비교하여 마모예측방법의 유의성/정확도를 검증함. ④ 순굴진율 예측모델 제안 - 대상 적용예정 커팅헤드 모델을 선정. - 파일럿 데이터 기반 절삭성능지표를 입력함. - 한국형 순굴진율 예측모델을 제안함. 2) 로드헤더 굴진데이터 D/B 공유시스템 구축 ① 주관기관 설계지원센터내 D/B 공유시스템 구축 - 기존 굴진예측 모델 D/B생성(스웨덴, 터키, 독일, 미국모델 등) - 본 과업에서 제안한 한국형 예측모델 입력 ② D/B시스템에 데이터 입력 - 로드헤더 모델, 커팅헤드 설계정보, 가동조건 입력 - 파일럿시험데이터 및 터널현장 데이터 입력 - 핵심 출력인자 추출(순굴진율, 가동율, 마모수명 등) 3) 현장데이터 기반 실굴진율 예측모델 실증 ① 기존 예측모델 정확도 검사 - 터널현장의 실굴진율과 기존 예측모델의 결과값을 비교함. - 핵심변수, 매개변수에 따른 굴진율 상관관계 분석 4) 한국형 예측모델 최적화 수행 및 최종안 발표 - 한국형 수정모델 정확도를 실증함. - 기존모델과 한국형 모델의 정확도를 비교/분석하고, 변수 간의 상관관계를 규명함. - 최적화 알고리듬을 통해 핵심변수의 정확도 향상 - 한국형 최적모델 최종 제안 및 발표 (로드헤더 가동 최적화 방법 제안)
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